半圆型防波堤的水力特性研究

采用不规则波浪试验,研究了半圆型防波堤的水力特性及堤上波力随各主要影响因素的变化规律。指出必须分别按出水堤或淹没堤计算堤上的波力,前者可用改进的合田公式;对于淹没堤,文中建议了计算波力的方法。     

圆弧面防波堤水力特性的实验研究

通过物理模型试验对新型防波堤(圆弧面防波堤)的波浪力分布情况以及影响因素进行分析,探讨这种新型防波堤的水力特性。     

斜向波浪对半圆型防波堤作用的实验研究

通过正向与斜向波浪对半圆型防波堤(不开孔出水堤)的实验研究,给出了其水力特性及单位堤长所受的无因次水平波浪力、竖向波浪力和波浪浮托力随各主要影响因素的变化规律,特别指出了斜向波浪力可大于正向波浪力及水平波浪力中波谷作用大于波峰作用发生的条件。     

淹没矩形防波堤透反射系数特性研究

采用解析方法研究了斜向入射波作用下淹没矩形防波堤的透反射系数特性.首先利用特征函数展开法导出了绕射势函数的分析解和透反射系数的计算公式,然后利用边界元方法验证了解析解,在此基础上利用解析解分析了若干工况下的防波堤透反射特性.计算结果表明,淹没矩形防波堤截面的宽度、高度和相对位置以及入射角的改变都不同程度影响反射系数和透射系数.在中等深度条件下,对于一定频率的波浪,位置和尺寸适当的淹没矩形堤可以反射大部分斜向入射波.研究结果对设计淹没的矩形防波堤具有重要的参考价值.     

波浪作用下曲面防波堤水力特性及波能损耗研究

执行了一系列规则波与曲面防波堤相互作用实验。采用π定理确定了两种曲面防波堤(半圆堤和圆弧堤)反射透射水力特性的三个主要影响因素,包括入射波陡、相对水深和堤顶相对超高。基于实验数据对比分析了两种曲面防波堤的反射和透射特性,从能量守恒角度计算了波浪与曲面防波堤相互作用过程中的能量损耗率,并利用数值模拟探讨了波浪越堤过程中两种曲面防波堤波能损耗差异的机理,表明圆弧堤背浪面更强的尾涡区使得其局部能耗总体上高于半圆堤。     

新型开孔工字板组合式防波堤波浪力特性试验研究

开孔工字板组合式防波堤是基于透空板式防波堤的一种新型结构形式,具有自重轻、材料省的特点。为充分了解新型开孔组合式防波堤的受力特性,基于室内水槽物理模型试验,测量新型开孔工字板组合式防波堤上的波压力与结构总力,研究相对波高H/d、相对波长L/B对该新型防波堤结构表面压力的影响,讨论了该新型防波堤所受波浪力荷载与相对波高H/d、相对波长L/B的关系。结果表明,相对波高H/d是决定新型防波堤结构表面波压力和结构总力的主要影响因素。该新型防波堤结构波浪力荷载以垂直方向受力为主,新型防波堤结构所受竖向总力远大于水平总力,最大可达到15倍。新型防波堤水平总力随相对波长L/B先增大后趋于稳定。相对波长L/B=3.617是防波堤结构水平总力变化幅度的分界点。     

圆弧面防波堤波浪力初步研究

圆弧面防波堤是在半圆形防波堤基础上开发的一种新型防波堤。首先通过与半圆形防波堤相同条件下的波浪试验,检验圆弧面防波堤的稳定性,并利用数值波浪水槽对圆弧面防波堤的水力特性进行初步研究,探求造成圆弧面防波堤与半圆形防波堤波浪力差别的主要原因。通过圆弧面防波堤与半圆形防波堤波浪力的对比试验,提出了圆弧面防波堤波浪力的简化计算方法,以半圆堤正向水平波浪力乘以一修正系数,在堤顶淹没情况下修正系数可取1.3,在堤顶出水情况下修正系数可取1.1。     

削角直立式防波堤上不规则波浪力的概率特征

本文基于欧拉座标一次近似式,通过不规则波波高的概率分布来推求作用在削角式直墙堤上的波浪压强峰值以及总水平波浪力峰值的概率分布。文中还对不规则波情况下越浪修正系数的形式进行了探讨,并对部分计算结果进行了实验验证。     

基于可靠度理论的防波堤设计方法

文中综合了不规则波试验和统计分析的结果,提出一个以可靠度理论为基础的新的直立式防波堤设计方法。频率分析表明,对数正态和极值Ⅰ型[耿贝尔(Gumbel)]分布可用来描述直立堤上波浪力的长期分布。     

Numerical Simulation on Hydraulic Performances of Quarter Circular Breakwater

Quarter circular breakwater （QCB） is a new-type breakwater developed from senti-circular breakwater （SCB）. The superstructure of QCB is composed of a quarter circular front wall, a horizontal base slab and a vertical rear wall. The width of QCB＇ s base slab is about half that of SCB, which makes QCB suitable to be used on relatively finn soil foundation. The numerical wave flume based on the Reynolds averaged Navier-Stokes equations for impressible viscosity fluid is adopted in this paper to simulate the hydraulic performances of QCB. Since the geometry of both breakwaters is similar and SCB has been studied in depth, the hydraulic performances of QCB are given in comparison with those of SCB.     

浮式防波堤非线性波浪力实验研究

对浮式防波堤在不同吃水深度、周期、波高和入射波波型情况，进行了波浪对浮式防波堤非线性作用力的研究，给出了有关实验结果。实验结果表明波浪力在周期较大时，随着波高的增加，出现一阶力减小、高阶力增大的强非线性现象。实验中出现了二阶力大于一阶力的现象，也出现了三阶力大于二阶力和一阶力的现象。     

T型防波堤与波浪相互作用数值研究

针对T型透空式防波堤,通过浪高仪采集防波堤前后不同位置波面变化曲线,使用声学多普勒流速仪(NDV)测量不同位置流速随时间的变化,并分析了其相位平均流速的分布。基于VOF法的二维波浪数值水槽,对规则波作用下T型防波堤附近的动力特性进行了计算,水槽模型试验结果和数值模拟结果对比表明,数值计算结果与实验值吻合较好。采用该模型进一步对T型防波堤附近波浪场、流线、紊动动能、紊动动能耗散率变化以及不同尺寸的防波堤消浪效果进行模拟计算,重点分析了入射波高、防波堤入水深度和防波堤宽度变化的影响。     

弧形防波堤波浪力试验研究

在圆筒形防波堤和V形防波堤的基础上,结合离岸堤后形成V形和半圆形连续出现的韵律海岸的地貌平面形态特点,提出一种前墙为连续的半圆筒形防波堤形式。通过在波浪水槽内进行规则波物理模型试验,探究这一新型防波堤的波压力分布规律及波高、周期、水深等因素对波压力的影响。将试验结果与海港水文公式和合田良实公式计算的理论值对比分析,给出了以合田良实公式的折减系数来拟合新型弧形防波堤波浪总水平力的计算公式。结果表明:新型弧形防波堤上的波压力随波高、周期的增大而增大,其水平波浪总力比同等尺度直墙少10%左右。     

基于PIV技术不同形式防波堤周围涡旋场特性研究(英文)

深水防波堤周围流场存在复杂的紊动变化,防波堤较容易发生失效破坏。本文利用PIV技术,基于模型实验,对规则波作用下防波堤周围的速度流场及其涡流特性进行了实验研究,获得了规则波流场的瞬时速度分布。通过对不同型式防波堤在不同的水力条件下的波浪流场实验数据的分析,定量地研究了防波堤堤身水域的涡旋流场的水力特性。     

Numerical study on static and seismic stability of breakwaters on soft granular marine deposits against deep failure

Marine structures which cover a wide range of offshore and onshore structures are often subjected to different external and internal forces against which a proper design should be performed. Among many, breakwaters constructed over a relatively loose agglomerate of granular soils are much prone to deep seated failure extended beneath the foundation. This type of failure has been given less attention in conventional design approaches. Stability analysis of such failures is the main subject of this research which includes both the static and the seismic stability of breakwaters over granular marine soils. As the subsoil strata in sea beds often comprise loose sand deposits, it is more convenient to assume a rather small angle of dilation, at least at failure, which certainly reduces the potential to resist geotechnical instabilities. The method of stress characteristics along with slight modifications to handle this issue has been used to assess the overall stability of breakwaters against deep seated failures. Investigations revealed that while even under static condition, there is certain potential of failure, under seismic condition, the risk is quite very high. A series of design charts are also developed presenting the factor of stability as a measure of safety against such failure.